基于偶极子天线的深亚波长GaAs纳米线光探测器的研究
发布时间：2020-08-22 06:42
【摘要】：半导体纳米线在超小型光探测器中有重要应用潜力。然而受光学衍射极限的限制,进一步降低纳米线光探测器的尺寸以提高其集成度已经遇到瓶颈。局域表面等离子体激元可以将光场限制在亚波长范围内,是突破光学衍射极限的一条有效途径。本论文将金属纳米天线与GaAs纳米线结合,设计了一种深亚波长纳米线光探测器,取得的主要研究成果如下:(1)采用有限时域差分法,理论研究了 GaAs纳米线光探测器的光吸收特性。结果表明,纳米线光探测器的光吸收基于漏模共振效应。随着纳米线直径减小,光场限制变弱,探测器的光吸收效率和响应度迅速降低。在直径为20,40,60 nm时,器件响应度分别为0.006,0.024,0.034A/W,仅为直径为90 nm(0.132A/W)时的4.5%,18.2%,22%。(2)为提升小直径纳米线光探测器的性能,设计了一种基于金属偶极子天线的GaAs纳米线光探测锥器,通过偶极子天线中的等离子体激元与纳米线的吸收共振之间的耦合作用增强器件的光吸收能力。结果表明,在纳米线直径为20～90 nm范围内,偶极子天线均对纳米线光吸收有大幅提升作用,器件响应度提高至1.74-4.14A/W,相比于无天线器件提高倍数为13～576。(3)探索了偶极子天线的角度、尺寸等参数,进一步优化器件性能。结果表明,当天线锥角为0°时,探测器具有最高的探测响应度,即矩形是纳米线探测器的最佳天线形状。对于纳米线直径分别为20和60 nm,其对应的最优天线宽度分别为30,50nm,最佳响应度分别为6.74,7.64A/W,相比无天线时分别增强了 1123.3,224.7倍。
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN15;TB383.1
【图文】：
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本文编号：2800385
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN15;TB383.1
【图文】：
１４ｐｓ）的光电导响应。这些研[偙砻鳎桑桑桑肿寤衔锇氲几咚俟獾缣讲馄鞯闹票浮Ａ硗猓杂冢牵幔粒蟛牧系哪擅紫撸沟闷湓诳掌卸缘绱挪ㄓ凶藕芮康氖孔饔茫佣杂谡估唇膊豢苫蛉保海玻叮骸ｅ义暇糠⑾郑擅紫叩谋砻嫣灾时还惴河τ糜诟髦止獾缱悠鞯姆⒄蛊鹱啪僮闱嶂氐淖饔谩Ｈ绫砻嫣墒沟迷亓髯硬缌鞑飨缘募且湫形饣嶂苯佑跋斓焦馓讲馄鞅旧淼南喙乩砺壑赋龆杂谀承┨囟ú牧系哪擅紫撸ü柚砻嫣獾荚鲆嬷担佣簿褪沟霉馓讲馄骶哂薪细叩南煊Χ龋勖妫寤仁沟媚擅紫哒瓜殖龊芮康谋砻嫣вΓ庵中灾母纳谱饔谩Ｄ擅紫吖馓讲馄飨喽杂谕啾∧げ牧隙惶嵘鍪考叮海玻罚荨Ｒ虼似玫缪贡冉系褪保擅紫咛讲獾墓庑藕牛币蚕嘤哂薪细叩牧槊舳龋佣锏浇档拖担ü侠砩柚媒峁共问约坝呕璞腹ひ盏韧揪叮型共馄魍甭愀咚佟⒏吡槊舳纫约暗凸牡刃阅芤蟆ｅ义希薰獾缌麇义
本文编号：2800385
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